Explorar la diversidad genética y las estrategias reproductivas de las especies es esencial para avanzar en la mejora de los pastos forrajeros. Comparamos la variación morfo-fenológica, molecular y genotípica en cinco especies tetraploides con sistemas de apareamiento y modos reproductivos contrastantes. Contrario a hallazgos previos, las especies autógamas y alógamas exhibieron patrones de diversidad fenotípica similares, con baja variabilidad intrapoblacional y sin diferenciación morfológica entre poblaciones. La especie apomíctica mostró baja variación fenotípica intrapoblacional pero alta diferenciación poblacional, indicativa de deriva genética y adaptación local. Las especies alógamas mostraron una mayor variación genotípica intrapoblacional que las especies autógamas, que presentaron una alta estructura poblacional debido a la migración restringida de polen. La especie apomíctica exhibió la menor diversidad molecular intrapoblacional, formando poblaciones uniclonales con alta diferenciación entre poblaciones, destacando la fijación de distintos bancos genéticos a través de la apomixis. Este es el primer informe sobre la diversidad genética en poblaciones de especies alopoliploides sexuales. La estructura poblacional en estas especies alotetraploides está principalmente moldeada por cómo los modos reproductivos, los sistemas de apareamiento y la distribución geográfica influyen en el flujo de genes a través del polen y las semillas. Nuestros hallazgos contribuyen significativamente a la conservación y mejora genética de los pastos forrajeros, particularmente para el desarrollo de cultivares con mayor adaptabilidad y productividad.