Botaniikka

Suuri osa kurkkuhedelmistä on ruohovartisia, köynnöskasveja, jotka ovat sopeutuneet lämpimään ilmastoon ja ovat herkkiä pakkaselle. Useimpien lajien luonnollinen levinneisyysalue on tropiikissa, mutta joissakin suvuissa (Bryonia, Cucurbita, Ecballium, Echinocystis) on lajeja, jotka ovat levinneet lauhkeille alueille. Viljelyssä kurkkukasveja esiintyy lähes kaikilla peltoalueilla maailmassa. Kurkut, jotka eivät ole sopeutuneet viileisiin lämpötiloihin ja joita viljellään kypsien hedelmien ja siementen vuoksi, eivät yleensä menesty alueilla, joilla on lyhyet ja viileät kesät. Toisia lajeja, erityisesti kurkkua (Cucumis sativus) ja kesäkurpitsaa (Cucurbita pepo), viljellään kypsymättömien hedelmiensä vuoksi, ja ne sietävät viileämpiä lämpötiloja paremmin kuin useimmat kurkut, minkä vuoksi niillä on erityisen laaja levinneisyys viljelyssä.

Useimmat kurkilajit ovat mesofyyttejä, ja niillä on suuret kämmenmuotoiset lehdet, kuitumaiset juuret ja ulkonevat hedelmät. Suotuisissa olosuhteissa kasvit kasvavat ja leviävät nopeasti, sillä varret voivat pidentyä 30 cm:n tai enemmänkin 24 tunnin kuluessa. Kasvit ovat yleensä yksikotisia, eli niillä on samassa kasvissa erilliset staminaatti- (uros-) ja pistoolikukat (naaraskukat). Useimmiten kukat tuottavat nektaria ja ovat mehiläisten keräämiä, ja niissä on vihreät maljat, jotka koostuvat viidestä tyvestä yhteen sulautuneesta verholehdestä, ja keltaiset terälehdet, jotka koostuvat viidestä tyvestä yhteen sulautuneesta terälehdestä. Staminaattikukat erilaistuvat alemmissa solmukohdissa, ja niitä tuotetaan enemmän kuin staminaattikukkia. Erilaistuttuaan pistillaattikukat voivat kuitenkin kehittyä nopeammin kuin staminaattikukat. Kukinnoissa on ohuemmat ja pidemmät kukkavarret kuin pistoolikukissa. Pistillisten kukkien munasarjat ovat alempiarvoisia ja yleensä pyöreitä tai soikeita. Poikkileikkauksessa kolmijakoisessa munasarjassa on 10 subepidermistä pääsuonta, joista viisi yhdistää kukanvarren kunkin verholehden keskisuoneen ja viisi kukanvarren kunkin terälehden keskisuoneen. Kurkkujen munasarjojen pääverisuoniston lisäksi hedelmissä on myös hyvin anastomosoitunut verisuonisto, joka vaikuttaa osaltaan hedelmien rakenteen geneettiseen vaihteluun suvussa. Esimerkiksi spagettikurpitsan (Cucurbita pepo) kuituinen hedelmäliha ja kuivatun sienikurpitsan (Luffa cylindrica) kuituinen verkko ovat tämän anastomosoituvan verisuoniston tuotteita.

Lannoituksen jälkeen munasarjasta kehittyy lihaisa hedelmä, jossa on eksokarppi, mesokarppi ja endokarppi. Luonnonvaraisten kurkkujen hedelmät ovat yleensä pieniä, pyöreitä ja vihreitä, ja hedelmäliha on usein erittäin karvasta, koska siinä on alkaloidiyhdisteitä, niin sanottuja kurkubitasiineja. Hedelmässä voi olla jopa useita satoja siemeniä, jotka kypsyessään sisältävät kukin kaksi sikiötä mutta eivät endospermiä. Siemenet eivät ole kitkeriä, ja ne ovat yleensä litteitä, mutta siementen pituus vaihtelee kurkkukasvien sukujen välillä yli kymmenkertaisesti, muutamasta millimetristä muutamaan senttimetriin.

Joidenkin kurkkukasvien (Cucurbitaceae) kotieläintuotanto on ikivanhaa, ja se on varhaisempaa kuin joidenkin tärkeimpien viljakasvien. On todisteita siitä, että Cucurbita pepo (kurpitsa, kurpitsa) kesytettiin ensimmäisen kerran ainakin 10 000 vuotta sitten. Myös useita muita kurkkukasveja on kesytetty tuhansia vuosia sitten. Raamatussa (4. Moos. 11:5) israelilaiset kaipasivat egyptiläisiä avattihim- (vesimelonit) ja qishu’im-meloneita (melonit, var. chate) vaeltaessaan Siinain autiomaassa.

Tuhansia vuosia kestäneen ihmisen harjoittaman kesyttämisen jälkeen viljellyt kurkut eroavat luonnonvaraisista lajeistaan mitä ilmeisimmin suuremmissa ja pienemmässä määrässä kasvullisia ja lisääntymiskykyisiä osia. Viljellyillä muodoilla on suuremmat lehdet, paksummat varret, vähemmän oksia sekä suuremmat ja pienemmät hedelmät ja siemenet. Joissakin viljellyissä muodoissa hedelmien muoto ei ole pyöreä vaan selvästi pitkänomainen. Myös hedelmien värit ja värikuviot vaihtelevat viljeltyjen muotojen välillä. Viljellyt muodot eroavat luonnonvaraisista serkuistaan myös siinä, että niiden hedelmät ovat maukkaampia, koska ne eivät ole kitkeriä ja vähemmän karkeakuituisia, mutta niiden tärkkelys-, sokeri- ja karotenoidipitoisuus on suurempi. Cucurbitaceae-suvussa esiintyy runsaasti vaihtelua hedelmien koon, muodon ja värin suhteen.

Kypsissä kurkkuhedelmissä halutut laatuominaisuudet ovat joissakin tapauksissa samat kuin kypsymättömissä kurkkuhedelmissä halutut ominaisuudet, mutta toisissa tapauksissa ne eroavat toisistaan. Jotkin ominaisuudet, kuten makeus ja lihan väri, ilmenevät täysin kypsissä hedelmissä mutta eivät juuri lainkaan nuorissa hedelmissä. Toiset ominaisuudet, kuten siemenkuopan koko, voivat olla tärkeitä epäkypsien hedelmien maistuvuuden määrittelyssä, mutta ne ovat vähemmän tärkeitä kypsissä hedelmissä. Monia viljeltyjä kurkkulajeja on viljelty niiden epäkypsien hedelmien ja joitakin niiden kypsien hedelmien kulinaarisen käytön vuoksi. Muutamia lajeja, erityisesti kurpitsoja ja kurpitsoja (Cucurbita spp.) sekä meloneita (Cucumis melo), on viljelty sekä epäkypsien että täysikasvuisten hedelmien kaksoiskäyttöä varten tai joillain alueilla käytetään epäkypsiä hedelmiä, mutta toisilla alueilla täysikasvuisia hedelmiä, minkä vuoksi hedelmien ominaisuuksissa on paljon lajinsisäistä vaihtelua.

Kurpitsalajeihin kuuluvat eräät kasvit ovat kasvien suurimpia ja nopeimmin kasvavia hedelmiä. Tästä syystä jotkin suuremmat kurkkuhedelmät ovat toimineet koeaineistona, jolla on tutkittu kasvunopeutta, hiilihydraattien tuontia ja translokaatiofysiologiaa kehittyvissä hedelmissä. Suuret kurpitsat voivat kasvattaa kuivapainoaan 1,71 g h-1 , kun taas pienempien hedelmäisten kurkkujen ja melonien kuivapaino voi kasvaa 100-500 mg h-1 . Kurkkujen hedelmien koon ja muodon suuret erot määräytyvät jo munasarjojen varhaisessa kehitysvaiheessa, ennen pernaruttoa ja heti sen jälkeen. Nämä ominaisuudet ovat tiukan geneettisen kontrollin alaisia, vaikka muut kuin geneettiset tekijät, kuten ympäristöolosuhteet ja kasvin sisäinen kilpailu fotoassimilaateista, vaikuttavat voimakkaasti hedelmien kokoon. Assimilaattien saanti fotosynteesituotteiden muodossa voi usein olla hedelmien kasvua ja lopullista kokoa rajoittava tekijä.