L. (pitaya) es un cultivo de fruta tropical importante y enfrenta desafíos significativos debido a la salinidad del suelo y la toxicidad de metales pesados. Este estudio explora el papel de la melatonina (M) en la mejora de la tolerancia al estrés en pitaya frente a la salinidad (S) y la toxicidad del cobre (Cu), tanto de manera individual como en combinación (SCu). El estrés SCu redujo la biomasa de la planta en aproximadamente un 54%, mientras que la aplicación de melatonina mitigó los efectos del estrés y aumentó el crecimiento de la planta en aproximadamente un 73.26% bajo SCuM en comparación con el tratamiento SCu. Las actividades antioxidantes también fueron moduladas por el estrés. El análisis transcriptómico reveló 21 genes expresados diferencialmente (DEGs) comunes en los tratamientos de estrés y 13 DEGs específicos de la combinación de melatonina con tratamientos de estrés involucrados en la señalización del estrés, la biosíntesis de metabolitos secundarios y la fotosíntesis. Un análisis de red de coexpresión génica ponderada (WGCNA) identificó cuatro módulos génicos (marrón, verde oscuro, gris oscuro y gris) significativamente asociados con rasgos fenotípicos. Un análisis de red de interacción proteína-proteína (PPI) destacó 14 genes centrales por módulo, incluidos y, implicados en la señalización MAPK, la biosíntesis de fenilpropanoides y las vías de señalización hormonal. La integración de DESeq2 y WGCNA identificó 12 genes clave responsables de la respuesta al estrés que están fuertemente correlacionados con rasgos fenotípicos. Este estudio proporciona información sobre los mecanismos regulatorios subyacentes a las respuestas al estrés y destaca genes candidatos para desarrollar cultivos resilientes al estrés a través de programas de mejoramiento.