мать настоятельница, матери настоятельницы
Ответы справочной службы
Увы, к профессору с этим вопросом пока что не обращались. Собственная версия "Справки": раздельное написание – по аналогии с сочетаниями господин директор, товарищ сержант, отец благочинный (обращение + должность).