Botanik
Die meisten Kürbisgewächse sind krautige, rankenartige Reben, die an warme Klimazonen angepasst und frostempfindlich sind. Das natürliche Verbreitungsgebiet der meisten Arten liegt in den Tropen, aber einige Gattungen (Bryonia, Cucurbita, Ecballium, Echinocystis) enthalten auch Arten, die in gemäßigten Regionen verbreitet sind. Im Anbau sind Kürbisgewächse in fast allen Ackerbauregionen der Welt verbreitet. Diejenigen Gurken, die nicht an kühle Temperaturen angepasst sind und wegen ihrer reifen Früchte und Samen angebaut werden, sind in der Regel in Regionen mit kurzen, kühlen Sommern nicht erfolgreich. Andere, vor allem Gurke (Cucumis sativus) und Sommerkürbis (Cucurbita pepo), werden wegen ihrer unreifen Früchte angebaut und sind kältetoleranter als die meisten Kürbisgewächse, weshalb sie im Anbau besonders weit verbreitet sind.
Die meisten Gurkenarten sind Mesophyten und haben große handförmige Blätter, faserige Wurzeln und auffällige Früchte. Unter günstigen Bedingungen wachsen die Pflanzen schnell und breiten sich aus, da die Stängel innerhalb von 24 Stunden 30 cm oder mehr lang werden können. Das Laub kann kahl, weich oder steif behaart oder ährenförmig sein. Die Pflanzen sind in der Regel einhäusig, das heißt, sie haben getrennte staminate (männliche) und pistillate (weibliche) Blüten auf derselben Pflanze. Meistens handelt es sich um nektarproduzierende Blüten, die von Bienen aufgesucht werden, mit grünen Kelchen, die aus fünf an der Basis verwachsenen Kelchblättern bestehen, und gelben Kronblättern, die aus fünf an der Basis verwachsenen Kronblättern bestehen. Die staminaten Blüten differenzieren sich an den unteren Knoten und werden in größerer Zahl gebildet als die pistillaten Blüten. Nach der Differenzierung können sich die Stempelblüten jedoch schneller entwickeln als die Staminatblüten. Die staminaten Blüten haben dünnere und längere Stiele als die pistillaten Blüten. Die Stempelblüten haben minderwertige Fruchtknoten, die in der Regel rund oder oval geformt sind. Im Querschnitt sieht man, dass der dreizählige Fruchtknoten 10 subepidermale Hauptadern enthält, von denen fünf den Stiel mit der Hauptader jedes Kelchblattes und fünf den Stiel mit der Hauptader jedes Blütenblattes verbinden. Neben dem Hauptgefäßsystem des Fruchtknotens der Kürbisgewächse gibt es auch ein stark anastomosierendes Gefäßsystem in der Frucht, das zu einem Teil der genetischen Variabilität der Fruchtstruktur in der Familie beiträgt. Das faserige Fruchtfleisch des Spaghettikürbisses (Cucurbita pepo) und das faserige Netz des getrockneten Schwammkürbisses (Luffa cylindrica) sind beispielsweise Produkte dieses anastomosierenden Gefäßsystems.
Nach der Befruchtung entwickelt sich der Fruchtknoten zu einer fleischigen Frucht mit Exokarp, Mesokarp und Endokarp. Im Allgemeinen sind die Früchte von Wildkürbissen klein, rund und grün, und das Fruchtfleisch ist aufgrund von Alkaloidverbindungen, die als Cucurbitacine bekannt sind, oft sehr bitter. Eine Frucht kann bis zu mehreren hundert Samen enthalten, die bei der Reife jeweils zwei Keimblätter, aber kein Endosperm enthalten. Die Samen sind nicht bitter und in der Regel flach, aber die Länge der Samen variiert bei den Cucurbit-Gattungen um mehr als das Zehnfache, von einigen Millimetern bis zu einigen Zentimetern.
Die Domestizierung einiger Cucurbitaceae ist uralt und geht der Domestizierung einiger wichtiger Getreidearten voraus. Es gibt Hinweise darauf, dass Cucurbita pepo (Kürbis, Squash) vor mindestens 10 000 Jahren erstmals domestiziert wurde. Mehrere andere Kürbisgewächse werden ebenfalls schon seit Tausenden von Jahren domestiziert. In der Bibel (Numeri 11,5) sehnten sich die Israeliten während ihrer Wanderung durch die Wüste Sinai nach den Avattihim (Wassermelonen) und Qishu’im (Melonen, var. Chate) Ägyptens.
Nach der jahrtausendelangen Domestizierung durch den Menschen unterscheiden sich die kultivierten Kürbisgewächse von ihren wilden Verwandten vor allem durch ihre größeren und weniger vegetativen und reproduktiven Teile. Kulturformen haben größere Blätter, dickere Stängel, weniger Zweige sowie größere und weniger Früchte und Samen. Bei einigen Kulturformen ist die Fruchtform nicht rund, sondern deutlich länglicher. Auch unterschiedliche Fruchtfarben und Farbmuster kommen bei den Kulturformen vor. Kulturformen unterscheiden sich von ihren wilden Verwandten auch dadurch, dass sie schmackhaftere Früchte haben, die nicht bitter und weniger grobfaserig sind, aber einen höheren Gehalt an Stärke, Zucker und Carotinoiden aufweisen. In der Familie der Kürbisgewächse (Cucurbitaceae) gibt es eine große Variabilität in Bezug auf Größe, Form und Farbe der Früchte.
Qualitätsmerkmale, die bei reifen Kürbisfrüchten erwünscht sind, sind in einigen Fällen die gleichen wie bei unreifen Kürbisfrüchten, unterscheiden sich aber in anderen Fällen. Einige Merkmale, wie z. B. Süße und Fleischfarbe, sind bei reifen Früchten voll ausgeprägt, bei jungen Früchten jedoch kaum. Andere Merkmale, wie z. B. die Größe der Samenhöhle, können für die Schmackhaftigkeit unreifer Früchte von Bedeutung sein, sind aber bei reifen Früchten weniger wichtig. Viele der kultivierten Kürbisarten werden wegen der kulinarischen Verwendung ihrer unreifen Früchte angebaut, einige wegen ihrer reifen Früchte. Einige wenige, vor allem Kürbisse (Cucurbita spp.) und Melonen (Cucumis melo), werden sowohl für die Verwendung ihrer unreifen als auch ihrer reifen Früchte angebaut, oder für die Verwendung der unreifen Früchte in einigen Regionen, aber für die Verwendung der reifen Früchte in anderen Regionen, und weisen daher eine große intraspezifische Variation der Fruchteigenschaften auf.
Zu den Kürbisgewächsen gehören einige der größten und am schnellsten wachsenden Früchte im Pflanzenreich. Aus diesem Grund haben einige der größeren Kürbisse als Versuchsmaterial gedient, um die Wachstumsraten, den Kohlenhydratimport und die Translokationsphysiologie in sich entwickelnden Früchten zu untersuchen. Große Kürbisse können eine Trockengewichtszunahme von 1,71 g pro Stunde aufweisen, während die kleineren Gurken und Melonen eine Trockengewichtszunahme von 100-500 mg pro Stunde aufweisen können. Die großen Unterschiede in der Fruchtgröße und -form bei den Kürbissen werden bereits in den frühen Stadien der Fruchtknotenentwicklung vor und unmittelbar nach der Anthese festgelegt. Diese Merkmale stehen unter strenger genetischer Kontrolle, obwohl auch nichtgenetische Faktoren wie Umweltbedingungen und innerpflanzlicher Wettbewerb um Fotoassimilate eine wichtige Rolle bei der Bestimmung der Fruchtgröße spielen. Die Assimilatversorgung in Form von Photosyntheseprodukten kann oft ein begrenzender Faktor für das Fruchtwachstum und die endgültige Fruchtgröße sein.