高市さんと連携したい玉木さんを立憲民主党が担いで首相にした場合、玉木さんは立民を裏切って自民党所属の国会議員を閣僚に登用することはできるのでしょうか？

出来るよ。 というか連立もしていない立憲が勝手に玉木を総理に指名したところでそれは勝手にやったこととして立憲から閣僚を一人も入れる必要はない。 ＊裏切り以前の話。そもそも組んでいない。 流石に玉木が総理をやるしかないけど、高市外務大臣とか高市政権の主要閣僚候補を入閣させるのは出来る。立憲が気が狂ったように喚くだろうけど、それは玉木と国民民主の勝手。

可能です。 立民と国民で協力の約束ができているわけではなく現状では決選投票で立民が玉木さんに投票したとしてもそれは「立民が勝手にやったこと」になります 立民が勝手にやったことに玉木氏が拘束される必要はありません

総理大臣が誰を閣僚にするかに法的な制限はありませんが、政党間の約束を反故にしたら協力関係が崩壊して超少数与党になり何一つ法案が通らなくなります。 それなら国民民主党から総理を出すことを条件に自民党と国民民主党が連立するほうが現実的です。