Уважаемый Михаил Александрович, Вы подметили интересное явление. Но сначала определимся с терминами. То, что Вы называете «ложными семантическими синтагмами», я бы назвал словосочетаниями с немотивированным (или контринтуитивным) грамматическим управлением. Также Вы, видимо, допустили описку во фразе: «В обоих примерах родительный падеж заменен дательным» — скорее всего, хотели написать обратное, т.е. что «дательный падеж заменён родительным».

Действительно, если мы говорим: «измена родине», где родине — форма дательного падежа, то почему употребляется выражение «изменник родины», а не «изменник родине»? Кстати, именно такую формулу использовали некоторые писатели, например:

Ты предатель, татарский навоз! Ты изменник родине! Тут же кипчакские ханы набросились на посла, закололи его кинжалами, а двух его спутников-монголов избили. [Василий Ян. Чингиз-хан (1939)]

В то же время следует признать, что словосочетание «изменник родины» встречается в литературе гораздо чаще, в том числе и у таких мастеров слова, как А. Солженицын, Ю. Герман, А. Твардовский, Л. Чуковская и др. (по данным Национального корпуса русского языка). Оно каким-то образом вытеснило более логичное, казалось бы, словосочетание. Объяснить это я могу только тем, что в устойчивых языковых выражениях есть очень много немотивированных, алогичных и даже противоречивых вещей. Один из первых примеров, которые приходят в голову, — словосочетание красные чернила. Ведь чернила, по логике, — то, чем чернят, чёрная краска, и она вроде бы не может быть красной. Тем не менее мы так говорим. А вот белила, напротив, не могут быть никакого другого цвета, кроме белого.

Я думаю, что словосочетание изменник родины потому прижилось в языке, что его невозможно интерпретировать в каком-то ином смысле и все понимают это выражение правильно. Кроме того, здесь могло сказаться и влияние другого словосочетания — предатель родины, в котором слово предатель требует после себя родительного падежа.

Что же касается словосочетания «молитва Иисуса», то здесь, по-моему, замены дательного падежа родительным быть не должно, потому что обе формы возможны и имеют различный смысл: «молитва Иисуса» означает «молитва, которую возносил Иисус», а если имеется в виду молитва, которую возносят Иисусу Христу, следует, на мой взгляд, говорить «молитва Иисусу». Впрочем, отмечу ради объективности, что у сторонников первого варианта тоже есть аргумент: его можно рассматривать как церковно-религиозную идиому, а форма идиом не всегда нормативна, и их целостное значение, как мы знаем, не всегда вытекает из значений их компонентов. Какой из приведённых аргументов сильнее — пожалуй, каждый решает сам.