El estrés salino perjudica gravemente la fotosíntesis y el desarrollo en plántulas de tomate. Este estudio investigó el papel regulador de la melatonina exógena (MT) en el rendimiento fotosintético bajo estrés salino, determinando el contenido de clorofila, los parámetros de fluorescencia de clorofila a, las actividades enzimáticas del ciclo de Calvin y la expresión génica relacionada. Los resultados mostraron que el estrés salino redujo significativamente el contenido de clorofila y afectó la funcionalidad del fotosistema II (PSII), como lo evidencian el aumento de la fluorescencia mínima y la disminución de la eficiencia cuántica máxima del PSII y el rendimiento cuántico efectivo del PSII. La aplicación de MT mitigó estos efectos negativos, como se refleja en un mayor rendimiento cuántico, un aumento en el contenido de clorofila y una menor extinción no fotocanónica. Además, las plantas tratadas con MT mostraron un transporte de electrones del PSII mejorado y un uso más eficiente de la energía luminosa absorbida, como lo demuestran los valores elevados. Estos cambios sugieren una mejor estabilidad funcional del PSII y una reducción en la disipación de energía térmica excesiva. Además, la MT mejoró significativamente tanto la actividad como la expresión de enzimas clave involucradas en el ciclo de Calvin, incluyendo la ribulosa-1,5-bisfosfato carboxilasa/oxigenasa (Rubisco), la activasa de Rubisco (RCA), la quinasa de fosfoglicerato (PGK), la gliceraldéhyde-3-fosfato deshidrogenasa (GAPDH), la fructosa-1,6-bisfosfatasa (FBPase), la aldolasa de fructosa-bisfosfato (FBA), la transketolasa (TK) y la sedoheptulosa-1,7-bisfosfatasa (SBPase), promoviendo así la fijación de carbono y la regeneración de ribulosa-1,5-bisfosfato (RuBP) bajo estrés salino. Por el contrario, la inhibición de la síntesis endógena de MT por p-CPA agravó el daño por estrés salino, confirmando aún más el papel crucial de la MT en la tolerancia a la sal. Estos hallazgos demuestran que la MT exógena mejora la tolerancia a la sal en plántulas de tomate al mejorar simultáneamente la eficiencia del transporte de electrones fotosintéticos y regular al alza la actividad y la expresión génica de enzimas clave del ciclo de Calvin, promoviendo así la coordinación entre las reacciones lumínicas y los procesos de fijación de carbono. Este estudio proporciona valiosos conocimientos sobre el papel regulador integral de la MT en el mantenimiento del rendimiento fotosintético en condiciones salinas.