La melatonina es una biomolécula pleiotrópica, no tóxica y reguladora con diversas funciones en la tolerancia al estrés abiótico. Revierte el efecto adverso del estrés térmico en la fotosíntesis de las plantas y ayuda con la asimilación de azufre (S). Nuestro objetivo de investigación fue encontrar la influencia de la melatonina, junto con un exceso de azufre (2 mM SO), en la reversión de los impactos del estrés térmico en la capacidad fotosintética de la variedad de mostaza (L.) SS2, una variedad con baja actividad de ATP-sulfurilasa y un bajo índice de transporte de sulfato (STI). Además, buscamos corroborar que el efecto era resultado de la modulación del etileno. La melatonina en presencia de exceso de S aumentó la asimilación de S y el STI al incrementar la actividad de ATP-sulfurilasa (ATP-S) y de serina acetiltransferasa (SAT) de SS2, y mejoró el contenido de cisteína (Cys) y metionina (Met). Bajo estrés térmico, la melatonina aumentó la asimilación de S y desvió Cys hacia la síntesis de más glutatión reducido (GSH), utilizando el exceso de S a expensas de menos metionina y etileno, lo que resultó en una menor sensibilidad de las plantas al etileno de estrés. El tratamiento con melatonina más exceso de S aumentó la actividad de las enzimas antioxidantes, la eficiencia de uso del S fotosintético (p-SUE), la actividad de Rubisco, la fotosíntesis y el crecimiento bajo estrés térmico. Además, las plantas que recibieron melatonina y exceso de S en presencia de norbornadieno (NBD; un inhibidor de la acción del etileno) bajo estrés térmico mostraron un STI inhibido y menor fotosíntesis y crecimiento. Esto sugiere que el etileno estaba involucrado en los efectos de reversión del estrés térmico mediado por melatonina en la fotosíntesis de las plantas. El mecanismo de interacción entre la melatonina y el etileno sigue siendo elusivo. Este estudio proporciona vías para explorar la interacción melatonina-etileno-S para la tolerancia al estrés térmico en las plantas.