Botanica
La maggior parte delle cucurbitacee sono rampicanti erbacee, portatrici di viticci, adattate ai climi caldi e sensibili al gelo. La distribuzione naturale della maggior parte delle specie è ai tropici, ma alcuni generi (Bryonia, Cucurbita, Ecballium, Echinocystis) contengono specie che sono distribuite nelle regioni temperate. In coltivazione, le cucurbitacee sono distribuite in quasi tutte le regioni arabili del mondo. Quelle cucurbitacee che non sono adattate alle temperature fresche e che sono coltivate per i loro frutti maturi e i loro semi, di solito non hanno successo nelle regioni con estati brevi e fresche. Altre, in particolare il cetriolo (Cucumis sativus) e la zucca estiva (Cucurbita pepo), sono coltivate per i loro frutti immaturi e sono più tolleranti alle temperature fredde della maggior parte delle cucurbitacee, e quindi hanno una distribuzione particolarmente ampia nella coltivazione.
La maggior parte delle specie di cucurbitacee sono mesofite e hanno grandi foglie palmate, radici fibrose, e frutti prominenti. In condizioni favorevoli, le piante crescono e si diffondono rapidamente, i fusti possono allungarsi di 30 cm o più in 24 ore. Il fogliame può essere glabro, morbidamente o rigidamente peloso, o spaccato. Le piante di solito sono monoiche, cioè hanno fiori separati staminati (maschio) e pistillati (femmina) sulla stessa pianta. Il più delle volte i fiori sono produttori di nettare e vengono raccolti dalle api, con calici verdi composti da cinque sepali fusi alla base e corolle gialle composte da cinque petali fusi alla base. I fiori staminati si differenziano nei nodi inferiori e sono prodotti in numero maggiore rispetto ai fiori pistillati. Tuttavia, una volta differenziati, i fiori pistillati possono svilupparsi più velocemente dei fiori staminati. I fiori staminati hanno pedicelli più sottili e lunghi dei fiori pistillati. I fiori pistillati hanno ovari inferiori che di solito sono di forma rotonda o ovale. In sezione trasversale, l’ovario triloculato può essere visto contenere 10 vene principali sottoepidermiche, cinque delle quali collegano il pedicello con la vena centrale di ogni sepalo e cinque delle quali collegano il pedicello con la vena centrale di ogni petalo. Oltre al sistema di vascolarizzazione principale dell’ovario delle cucurbitacee, c’è anche un sistema di vascolarizzazione altamente anastomizzato nel frutto, che contribuisce ad una parte della variabilità genetica della struttura del frutto nella famiglia. Per esempio, la polpa fibrosa della zucca spaghetti (Cucurbita pepo) e la rete fibrosa della zucca spugna secca (Luffa cylindrica) sono prodotti di questa vascolarizzazione anastomosa.
Dopo la fecondazione, l’ovario si sviluppa in un frutto carnoso che possiede esocarpo, mesocarpo ed endocarpo. Generalmente, i frutti delle cucurbitacee selvatiche sono piccoli, rotondi e verdi, e la polpa è spesso estremamente amara a causa di composti alcaloidi noti come cucurbitacine. Un frutto può contenere fino a diverse centinaia di semi, che, a maturità, contengono due cotiledoni ciascuno ma nessun endosperma. I semi non sono amari e di solito sono piatti, ma c’è una gamma maggiore di 10 volte nella lunghezza dei semi tra i generi di cucurbitacee, da diversi millimetri a pochi centimetri.
La domesticazione di alcune delle Cucurbitaceae è antica, precedente a quella di alcune importanti colture di grano. Ci sono prove che la Cucurbita pepo (zucca, zucca) è stata addomesticata per la prima volta almeno 10 000 anni fa. Anche diverse altre cucurbitacee sono state addomesticate per migliaia di anni. Nella Bibbia (Numeri 11:5), gli israeliti desideravano gli avattihim (angurie) e i qishu’im (meloni, var. chate) dell’Egitto durante le loro peregrinazioni nel deserto del Sinai.
Dopo migliaia di anni di domesticazione da parte dell’uomo, le cucurbitacee coltivate differiscono dalle loro controparti selvatiche, più ovviamente nelle loro parti vegetative e riproduttive più grandi e meno numerose. Le forme coltivate hanno foglie più grandi, steli più spessi, meno rami, e frutti e semi più grandi e meno numerosi. In alcune forme coltivate, la forma dei frutti non è rotonda ma nettamente allungata. Inoltre, tra le forme coltivate ci sono diversi colori di frutta e modelli di colore. Le forme coltivate differiscono anche nettamente dai loro cugini selvatici per avere frutti che sono più appetibili, non amari e meno grossolanamente fibrosi, ma più alti in amido, zucchero e contenuto di carotenoidi. Nella famiglia delle Cucurbitaceae c’è una grande variabilità di dimensioni, forma e colore dei frutti.
Le caratteristiche qualitative desiderate nei frutti maturi delle cucurbitacee in alcuni casi sono le stesse di quelle desiderate nei frutti immaturi, ma differiscono in altri casi. Alcune caratteristiche, come la dolcezza e il colore della polpa, sono pienamente espresse nei frutti maturi ma quasi per niente nei frutti giovani. Altre caratteristiche, come la dimensione della cavità del seme, possono essere importanti nel determinare l’appetibilità dei frutti immaturi ma sono meno importanti nei frutti maturi. Molte delle specie di cucurbitacee coltivate sono state coltivate per l’uso culinario dei loro frutti immaturi, e alcune per i loro frutti maturi. Alcune, in particolare zucche e zucche (Cucurbita spp.) e meloni (Cucumis melo) sono state coltivate per il doppio uso dei loro frutti immaturi e dei loro frutti maturi, o per l’uso dei frutti immaturi in alcune regioni ma per l’uso dei frutti maturi in altre regioni, e di conseguenza possiedono una grande quantità di variazione intraspecifica nelle caratteristiche dei frutti.
Tra le cucurbitacee ci sono alcuni dei frutti più grandi e a crescita più rapida del regno vegetale. Per questo motivo, alcune delle cucurbitacee più grandi sono servite come materiale sperimentale per studiare i tassi di crescita, l’importazione di carboidrati e la fisiologia della traslocazione nei frutti in via di sviluppo. Le zucche grandi possono mostrare aumenti di peso secco di 1,71g h-1, mentre i cetrioli e i meloni a frutto più piccolo possono aumentare il peso secco di 100-500 mg h-1. Le grandi differenze nelle dimensioni e nella forma dei frutti nelle cucurbitacee sono già determinate nelle prime fasi di sviluppo delle ovaie, prima e subito dopo l’antesi. Questi tratti sono sotto stretto controllo genetico, anche se fattori non genetici come le condizioni ambientali e la competizione intra-impianto per i fotoassimilati giocano un ruolo importante nel determinare le dimensioni dei frutti. La fornitura di assimilati sotto forma di prodotti fotosintetici può spesso essere un fattore limitante della crescita dei frutti e della loro dimensione finale.