Estoy tratando de actualizar la colección anidada (Ciudades) de la entidad País.

Solo entidades simples y dto's:

// EF Models
public class Country
{
    public int Id { get; set; }
    public string Name { get; set; }
    public virtual ICollection<City> Cities { get; set; }
}

public class City
{
    public int Id { get; set; }
    public string Name { get; set; }
    public int CountryId { get; set; }
    public int? Population { get; set; }

    public virtual Country Country { get; set; }
}

// DTo's
public class CountryData : IDTO
{
    public int Id { get; set; }
    public string Name { get; set; }
    public virtual ICollection<CityData> Cities { get; set; }
}

public class CityData : IDTO
{
    public int Id { get; set; }
    public string Name { get; set; }
    public int CountryId { get; set; }
    public int? Population { get; set; }
}

Y el código mismo (probado en la aplicación de consola por simplicidad):

        using (var context = new Context())
        {
            // getting entity from db, reflect it to dto
            var countryDTO = context.Countries.FirstOrDefault(x => x.Id == 1).ToDTO<CountryData>();

            // add new city to dto 
            countryDTO.Cities.Add(new CityData 
                                      { 
                                          CountryId = countryDTO.Id, 
                                          Name = "new city", 
                                          Population = 100000 
                                      });

            // change existing city name
            countryDTO.Cities.FirstOrDefault(x => x.Id == 4).Name = "another name";

            // retrieving original entity from db
            var country = context.Countries.FirstOrDefault(x => x.Id == 1);

            // mapping 
            AutoMapper.Mapper.Map(countryDTO, country);

            // save and expecting ef to recognize changes
            context.SaveChanges();
        }

Este código arroja una excepción:

La operación falló: la relación no se pudo cambiar porque una o más de las propiedades de clave externa no son anulables. Cuando se realiza un cambio en una relación, la propiedad de clave externa relacionada se establece en un valor nulo. Si la clave externa no admite valores nulos, se debe definir una nueva relación, se debe asignar a la propiedad de clave externa otro valor no nulo o se debe eliminar el objeto no relacionado.

aunque la entidad después del último mapeo parece estar bien y refleja todos los cambios correctamente.

He pasado mucho tiempo buscando soluciones, pero no obtuve ningún resultado. Por favor ayuda.