copyobj を使うのはいかがでしょうか?
たとえばご質問頂いた例では、以下のようになります。
figure
ax1 = axes('Position',[0.1, 0.55 , 0.8182, 0.4091]);
ax2 = axes('Position',[0.1, 0.1 , 0.8182, 0.4091]);
x1 = 0:0.1:10;
plot(ax1,x1,sin(x1)) % グラフ1
pHandle = plot(ax2,x1,sin(3*x1)); % グラフ2
figure
ax3 = axes;
copyobj(pHandle,ax3); % グラフ2のプロットハンドルをcopyして、ax3をParentとして割り当てる
xlim([2 5])