Задачи, стоящие перед ним, Лукьяненко определил в соответствии с изменением и усложнением требований к селекционным работам. Основным критерием успеха он считает не только высокую устойчивую продуктивность сорта, но и его соответствие требованиям крупного механизированного социалистического производства. То, что кубанский хлеб всегда имел и впредь будет иметь экспортное значение, он никогда не упускал из вида и в соответствии с этим работал с испытуемым сортом особенно тщательно.
Одним из надежных путей к успеху было скрещивание сортов, приспособленных к местным условиям, с географически отдаленными формами. Лукьяненко привлекает к работе сорта из Индии и Средней Азии, а также американские и немецкие.
В 1932 году на Кубани произошла необычной силы вспышка ржавчины. Павел Пантелеймонович подсчитал, что в этот год край потерял почти 20 миллионов пудов зерна — четверть урожая озимой пшеницы. Проведя наблюдения, он пришел к выводу, что только Гибрид № 622, полученный от скрещивания Маркиза с так называемой «чистой линией 013», оказался устойчивым против ржавчины. Сорт этот был рекомендован им в производство. Потому что, кроме урожайности и иммунитета к грибковым болезням, он был холодостоек и его можно было высевать как осенью, так и весной, то есть подсевать вымерзшие зимой посевы семенами того же сорта.
Лукьяненко связывает с Гибридом № 622 большие надежды, верит в него и, не дожидаясь результатов сортоиспытаний, усиленно размножает его. К 1937 году было получено 10 тысяч тонн семян гибрида.
Широко задуманный фронт работ требовал коренного изменения подхода к делу селекции. Лукьяненко понимает, что масштабы должны увеличиться в десятки, сотни раз. Но как это сделать, если все может затормозить такой трудоемкий процесс, как опыление при гибридизации? Занятие это чрезвычайно кропотливое, а время цветения пшеницы очень коротко. Открытие пришло не вдруг. Оно было простым, как все по-настоящему выдающееся. Вместо ювелирной операции с пыльниками, когда их с осторожностью вкладывали пинцетом в каждый цветок колоса, он предлагает так называемый «бутылочный способ». Сущность его, говоря кратко, заключается в том, что в изолятор с колосьями материнской формы вносится бутылочка с колосьями отцовской формы, которые одну ночь уже простояли в воде. Привязанная к деревянной подпорке бутылочка накрывается изолятором, и, как писал П. П. Лукьяненко, «находящиеся в воде колосья отцовской формы продолжают цвести, и опыление идет само по себе в течение нескольких дней».
В результате такого метода при восьмичасовом рабочем дне один человек вместо 600, максимум 800 цветков, может опылить из бутылочки до 8—10 тысяч. Налицо увеличение производительности труда почти в десять раз! Придумал он и еще один способ опыления. Сущность его в том, что скрещиваемые сорта заранее высеваются смежными рядками. Желательно совершенно изолировать их от других сортов. Необходимо только брать сорта, время колошения которых совпадает. Как пишет Лукьяненко, «после кастрации группу колосьев рядом растущей отцовской формы заключают в большой изолятор, где и происходит опыление».
Многое в эти годы было задумано Павлом Пантелеймоновичем и стало осуществляться благодаря его огромной работоспособности и энтузиазму. Его усилия падали на благодатную почву благодаря тому вниманию, которое уделяли советские и партийные органы селекционной работе. Начало этому положил исторический декрет о семеноводстве, подписанный В. И. Лениным 13 июня 1921 года.
Помимо практических занятий в области селекции, Лукьяненко обогащает свои познания тем, что знакомится со взглядами крупнейших ученых того времени. Более всего он увлечен идеями Н. И. Вавилова, пристально изучает монографию К. А. Фляксбергера «Пшеницы». В этой работе были собраны обширные сведения о происхождении пшениц, ареалах их произрастания, а также все, что было известно о созданных агрономами и селекционерами сортах в странах Старого и Нового Света. Еще до революции Фляксбергер положил начало созданию при Бюро прикладной ботаники коллекции пшеничных растений, которая в основном состояла из отечественных образцов. Преобразованное за годы Советской власти во Всесоюзный институт растениеводства (ВИР), это учреждение благодаря экспедициям академика Вавилова в Афганистан, средиземноморские страны и Эфиопию, а также будущего академика П. М. Жуковского в Малую Азию, и ряда других ученых в Монголию, Северную и Южную Америку имело подбор растений, равного которому не было ни в одной стране мира. Ценность такого материала заключалась в том, что он был тщательно систематизирован, и, прежде чем пользоваться им, селекционер мог ознакомиться с нужным ему растением, получить исчерпывающие сведения о хозяйственных признаках того или иного сорта. Это явилось большим подспорьем в работе селекционеров страны. С этого времени Лукьяненко будет постоянно пользоваться для научной работы услугами ВИРа, вовлекая его сорта в круг своих исследований.