软件知识分享 | fastp:NGS 数据预处理软件

一、fastp的开发背景

开发者：陈实富（Shifu Chen），OpenGene 开源项目的发起人，海普洛斯（Haplox）的联合创始人兼首席技术官（CTO）。

发表：2018 年 Bioinformatics（Oxford），是生信领域近几年引用量最高的单工具论文之一。

定位：整合质控（QC）+ 过滤（filtering）+ 校正（correction）的 NGS 预处理全能工具

为什么会有这个工具：在传统管线中，大家习惯用 FastQC 来看数据，用 Cutadapt 或 Trimmomatic 来洗数据。每个工具单独输入输出，IO 开销大。FASTP 将所有步骤合并为一次遍历 + 一个输出，大幅减少磁盘读写。

适用范围：

支持单端（SE）/ 双端（PE）测序数据等

适用RNA-seq、WGS、WES、ChIP-seq、靶向测序等常见 NGS 应用

二、核心功能

1. 质量评估

自动统计各碱基位置质量分布、GC 含量、Q20/Q30、碱基分布、N 含量、接头污染比例，输出 HTML 报告 + JSON 摘要，与 FastQC 的区别：FASTP 在读取过程中统计，不需要额外 IO；报告风格简洁但信息量足够。

2. Adapter 处理

自动检测 adapter 序列（PE 模式下基于 read1/read2 的 overlap）

支持已知 adapter 库（自动匹配）

也支持手动指定：-a /--adapter_sequence 和 --adapter_sequence_r2

参数：--detect_adapter_for_pe（PE 数据推荐开启）

3. Overlap 碱基校正（PE 特有）

R1 和 R2 存在重叠区域的 reads，利用重叠区域校正不一致的碱基

效果：一定程度上降低测序碱基通改错误

默认开启，可由 --overlap_len_require 控制最小 overlap 长度

4. 过滤与修剪参数

#########下方为参数解释#######滑动窗口质量修剪：-q 参数（窗口平均质量阈值）丢弃短 reads：-l / --length_requiredN 碱基比例过滤：--n_base_limitPolyG 尾修剪：--trim_poly_g低复杂度过滤：--low_complexity_filter

三、使用示例

使用场景示例：RNA-seq 质量控制

# PE 数据fastp -i sample_R1.fastq.gz -I sample_R2.fastq.gz \-o clean_R1.fastq.gz -O clean_R2.fastq.gz \-h sample_fastp.html -j sample_fastp.json \-q 15 -u 40 -l 36 -n 5 \--detect_adapter_for_pe \-w 4

#########下方为参数解释#######-q 15 #4 碱基滑动窗口平均质量不低于 Q15-u 40 #允许的低质量碱基占比上限，一条 reads 中，最多允许有多少比例的碱基是低质量的。数值范围：0 ~ 100，默认值：40 → 即 允许最多 40% 的碱基为低质量碱基。-l 36#丢弃长度短于 36 bp 的 reads（RNA-seq 常用）--detect_adapter_for_pe#自动检测 adapter-w 4#4 线程

四、输出结果

HTML 报告

Before/After 对比

Total reads、Q20/Q30 比例、GC content

Quality 曲线：各位置平均质量

碱基分布 / GC 含量

JSON 报告

可以用 jq 批量解析

jq '.summary.before_filtering' sample_fastp.json

生成的 JSON 文件可以被 MultiQC 工具汇总，方便一次性查看几十个样本的质控结果。

项目地址：

https://github.com/OpenGene/fastp

参考文献：

Shifu Chen. 2025. fastp 1.0: An ultra-fast all-round tool for FASTQ data quality control and preprocessing. iMeta 2025,https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/imt2.70078

Shifu Chen. 2023. Ultrafast one-pass FASTQ data preprocessing, quality control, and deduplication using fastp. iMeta 2023, https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/imt2.107

Shifu Chen, Yanqing Zhou, Yaru Chen, Jia Gu; fastp: an ultra-fast all-in-one FASTQ preprocessor, Bioinformatics, Volume 34, Issue 17, 1 September 2018, Pages i884–i890, https://doi.org/10.1093/bioinformatics/bty560

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