以下の処理でGUIでAnimationをPrefabにD&Dした際の挙動を再現できました。
これでAnimationClipをくっつけたPrefabを生成する作業をScriptで自動化できそうです。
using UnityEditorInternal;
AnimatorController iController = AnimatorController.CreateAnimatorControllerAtPathWithClip (string path, AnimationClip clip);
RuntimeAnimatorController controller = iController as RuntimeAnimatorController;
animator.runtimeAnimatorController = controller;
UnityEditorInternalなんてあったのですね。Document化して欲しいものです。。