И тут проявилось ещё одно примечательное качество Вавилова, которое скажется на его изысканиях. Он всегда уделял особое внимание сельскохозяйственной практике. И «чистой теории» предпочитал исследования, которые давали ощутимый практический эффект. Николай Иванович не отрицал значения теоретических изысканий, напротив, он их всячески приветствовал. Самое убедительное доказательство – созданный им институт генетики. Однако, сам при этом старался работать над темами, которые могли дать результаты если ни сегодня, то в обозримом будущем.
Блистательно защитив диплом, Вавилов получил предложение остаться при институте, чтобы стать профессором кафедры частного земледелия. Это была инициатива Дмитрия Николаевича Прянишникова, который не пожелал расставаться с талантливым учеником.
К тому времени уже определились научные интересы Вавилова. Он увлёкся темой иммунитета растений к паразитам – феномену, позволяющему культурным растениям противостоять распространённым болезням и вредителям. Выяснить механизм иммунитета и условия, в которых он проявляется, задача крайне важная и невероятно сложная.
И сразу навалилась работа. Для подготовки к профессорскому званию молодого преподавателя ботаники Николая Вавилова прикомандировали к Селекционной станции Московского сельскохозяйственного института, которую возглавлял Дионисий Леопольдович Рудзинский. Вавилову выделили участок на опытном поле и в теплице, где он начал свои эксперименты по исследованию устойчивости культурных растений (зерновых, прежде всего, пшеницы) к заражению паразитическими грибами.
То, что эффект иммунитета был налицо, сомнений не взывало. На делянке Вавилова были злаки, которых не брал ни один грибок. И были растения, которые моментально поражались спорами грибов, быстро деградировали и погибали. Необходимо было выяснить действующие закономерности, чтобы в будущем обезопасить сельскохозяйственные культуры от подобной напасти (а она в те времена была очень серьёзной).
Параллельно началась и преподавательская деятельность Вавилова. Он работал на уже «родной» кафедре частного земледелия рядом с профессором Прянишниковым. И в то же время преподавал ботанику на Голицынских высших женских сельскохозяйственных курсах.
В конце 1911 года Вавилов на один зимний сезон переехал в Петербург. Здесь он по направлению своего института прошёл стажировку в Бюро прикладной ботаники и селекции у Роберта Эдуардовича Регеля. А в начале 1912 года перешёл в Бюро по микологии и фитопатологии к Артуру Артуровичу Ячевскому, где и завершил свою профессорскую стажировку.