A cultura da banana é uma importante base alimentar para milhões de pessoas em regiões tropicais e subtropicaisdo mundo. Entre os problemas que impedem a cadeia produtiva da banana e obtenção de altos rendimentos são algumas doenças, que causam perdas significativas na produção. Uma estratégia para a solução de problemas fitossanitários é a criação de novas variedades por meio do melhoramento genético. No entanto, essa tarefa é dificultada pela esterilidade observada em alguns diploides e triploides. A duplicação in vitro de cromossomos é um método promissor utilizado na obtenção de cultivares autotetraploides de banana as quais podem ser usados em cruzamentos com diploides melhorados para a obtenção triploides secundários. Nesse trabalho foram caracterizados agronomicamente populações de plantas autotetraploides derivadas dos diploides selvagens Malbut, Niyarma Yik, Pisang Mas, Thong Dok Mak e Pisang Lilin, obtidos a partir do uso de colchicina. O experimento foi instalado utilizando-se o delineamento em blocos aumentados avaliando-se 13 características agronômicas durante dois ciclos de produção. O índice de soma de classificação proposto por Mulamba e Mock foi utilizado para a seleção dos melhores autotetraploides dentro de cada população e os marcadores SSR e IRAP foram utilizados para estimar a variabilidade genética entre e dentro das populações, após tratamento com colchicina. O índice de soma de classificação proposto por Mulamba e Mock permitiu a seleção dos genótipos Pisang Lilin 8, Malbut 10, Niyarma Yik 2, Pisang Mas 3 e Thong Dok Mak 2, os quais figuram-se nas posições superiores na maioria das características agronômicas avaliadas nesse estudo. Os marcadores moleculares SSR e IRAP detectaram variabilidade nas populações autotetraploides e a análise molecular de variância permitiu concluir que aproximadamente 78% da variabilidade identificada está contida dentro das populações estudadas. A partir dos resultados infere-se pela possibilidade de seleção de autotetraploides promissores para uso em cruzamentos visando desenvolver híbridos triploides secundários, uma vez que foi identificada variabilidade genética para os caracteres mensurados, tanto entre populações quanto dentro das mesmas.