Botánica

La mayoría de las cucurbitáceas son enredaderas herbáceas con zarcillos que están adaptadas a climas cálidos y son sensibles a las heladas. La distribución natural de la mayoría de las especies es en los trópicos, pero algunos géneros (Bryonia, Cucurbita, Ecballium, Echinocystis) contienen especies que se distribuyen en regiones templadas. En el cultivo, las cucurbitáceas se distribuyen en casi todas las regiones cultivables del mundo. Las cucurbitáceas que no están adaptadas a las temperaturas frescas y que se cultivan por sus frutos maduros y semillas no suelen tener éxito en las regiones con veranos cortos y frescos. Otras, sobre todo el pepino (Cucumis sativus) y la calabaza de verano (Cucurbita pepo), se cultivan por sus frutos inmaduros y son más tolerantes a las temperaturas frías que la mayoría de las cucurbitáceas, por lo que tienen una distribución especialmente amplia en el cultivo.

La mayoría de las especies de cucurbitáceas son mesófitas y tienen grandes hojas palmeadas, raíces fibrosas y frutos prominentes. En condiciones favorables, las plantas crecen y se extienden rápidamente, ya que los tallos pueden alargarse 30 cm o más en 24 h. El follaje puede ser glabro, suave o rígidamente peludo, o espiculado. Las plantas suelen ser monoicas, es decir, tienen flores estaminadas (masculinas) y pistiladas (femeninas) separadas en la misma planta. La mayoría de las veces, las flores son productoras de néctar y son buscadas por las abejas, con cálices verdes formados por cinco sépalos fusionados en la base y corolas amarillas formadas por cinco pétalos fusionados en la base. Las flores estaminadas se diferencian en los nudos inferiores y se producen en mayor número que las pistiladas. Sin embargo, una vez diferenciadas, las flores pistiladas pueden desarrollarse a un ritmo más rápido que las flores estaminadas. Las flores estaminadas tienen pedicelos más finos y largos que las flores pistiladas. Las flores pistiladas tienen ovarios inferiores que suelen tener forma redonda u ovalada. En el corte transversal, el ovario triloculado puede verse que contiene 10 venas principales subepidérmicas, cinco de las cuales conectan el pedicelo con la vena central de cada sépalo y cinco de las cuales conectan el pedicelo con la vena central de cada pétalo. Además del sistema de vasculatura principal del ovario de las cucurbitáceas, existe también un sistema de vasculatura altamente anastomosado en el fruto, que contribuye a parte de la variabilidad genética de la estructura del fruto en la familia. Por ejemplo, la pulpa fibrosa de la calabaza espagueti (Cucurbita pepo) y la red fibrosa de la calabaza esponja seca (Luffa cylindrica) son productos de esta vasculatura anastomosada.

Después de la fecundación, el ovario se convierte en un fruto carnoso que posee exocarpo, mesocarpo y endocarpo. Por lo general, los frutos de las cucurbitáceas silvestres son pequeños, redondos y verdes, y la pulpa suele ser extremadamente amarga debido a los compuestos alcaloides conocidos como cucurbitacinas. Un fruto puede contener hasta varios centenares de semillas, que, en la madurez, contienen dos cotiledones cada una pero no tienen endospermo. Las semillas no son amargas y suelen ser planas, pero la longitud de las semillas varía más de 10 veces entre los géneros de cucurbitáceas, desde varios milímetros hasta unos pocos centímetros.

La domesticación de algunas de las cucurbitáceas es antigua, anterior a la de algunos de los principales cultivos de cereales. Hay pruebas de que la Cucurbita pepo (calabaza) se domesticó por primera vez hace al menos 10.000 años. Otras cucurbitáceas también han sido domesticadas desde hace miles de años. En la Biblia (Números 11:5), los israelitas añoraban los avattihim (sandías) y los qishu’im (melones, var. chate) de Egipto durante su periplo por el desierto del Sinaí.

Después de los miles de años de domesticación por parte del hombre, las cucurbitáceas cultivadas difieren de sus homólogas silvestres, sobre todo por su mayor tamaño y menor número de partes vegetativas y reproductivas. Las formas cultivadas tienen hojas más grandes, tallos más gruesos, menos ramas y frutos y semillas más grandes y menos numerosos. En algunas formas cultivadas, la forma del fruto no es redonda, sino claramente alargada. Además, las formas cultivadas presentan diferentes colores de fruta y patrones de color. Las formas cultivadas también se diferencian claramente de sus primos silvestres por tener frutos más sabrosos, no amargos y menos fibrosos, pero con mayor contenido de almidón, azúcar y carotenoides. En la familia de las cucurbitáceas existe una gran variabilidad en cuanto al tamaño, la forma y el color de los frutos.

Los rasgos de calidad deseados en los frutos maduros de las cucurbitáceas en algunos casos son los mismos que los deseados en los frutos inmaduros de las cucurbitáceas, pero difieren en otros casos. Algunas características, como el dulzor y el color de la pulpa, se expresan plenamente en los frutos maduros, pero apenas en los frutos jóvenes. Otras características, como el tamaño de la cavidad de la semilla, pueden ser importantes para determinar la palatabilidad de los frutos inmaduros, pero son menos importantes en los frutos maduros. Muchas de las especies de cucurbitáceas cultivadas se han cultivado por el uso culinario de sus frutos inmaduros, y algunas por sus frutos maduros. Unas pocas, sobre todo las calabazas y los calabacines (Cucurbita spp.) y los melones (Cucumis melo) se han cultivado para el doble uso de sus frutos inmaduros y de sus frutos maduros, o para el uso de los frutos inmaduros en algunas regiones pero para el uso de los frutos maduros en otras, y como consecuencia poseen una gran variación intraespecífica en las características de los frutos.

Entre las cucurbitáceas se encuentran algunos de los frutos más grandes y de más rápido crecimiento del reino vegetal. Por esta razón, algunas de las cucurbitáceas más grandes han servido como material experimental para estudiar las tasas de crecimiento, la importación de carbohidratos y la fisiología de la translocación en los frutos en desarrollo. Las calabazas grandes pueden mostrar aumentos de peso seco de 1,71g h-1, mientras que los pepinos y melones con frutos más pequeños pueden aumentar su peso seco en 100-500 mg h-1. Las grandes diferencias en el tamaño y la forma de los frutos en las cucurbitáceas se determinan ya en las primeras fases del desarrollo del ovario, antes e inmediatamente después de la antesis. Estos rasgos están bajo estricto control genético, aunque factores no genéticos como las condiciones ambientales y la competencia intraplanta por los fotoasimilados juegan un fuerte papel en la determinación del tamaño del fruto. El suministro de asimilados en forma de productos fotosintéticos puede ser a menudo un factor limitante del crecimiento y del tamaño final del fruto.