A única forma é ter uma referência para a mãe:
public class Mae {
public string Nome {get; set;}
public List<Filho> Filhos {get; set;} = new List<Filho>(); //C# 6
}
public class Filho {
public string Nome {get; set;}
public Mae Mae {get; set;}
}
Tem como criar algumas abstrações. Você pode criar construtores ou outros métodos auxiliares que automatizam um pouco o processo. Se todo filho tem que ter uma mãe, pode garantir isto no construtor e pode inclusive já fazer a inclusão do filho na mãe.
public class Filho {
public Filho(String nome, Mae mae) {
Nome = nome;
Mae = mae;
mae.Filho.Add(this);
}
public string Nome {get; set;}
public Mae Mae {get; set;}
}
var filho = new Filho("João", mae);
Coloquei no GitHub para referência futura.