minimap2

A practical alignment tool for mapping Nanopore reads to reference sequences

Note

Public This page explains what minimap2 does, when it is useful in Nanopore analysis, and why it should be interpreted as an alignment tool rather than a taxonomy classifier.

Definition

minimap2 是一個常用的序列比對工具，特別適合 long-read 與 reference-guided alignment。
在 Nanopore workflow 中，它常被用來把 reads 對到已知 reference，例如 host genome、pathogen genome，或 assembly sequence。

它的核心問題比較像是：

  • 這條 read 最像 reference 的哪一段？
  • 比對品質如何？
  • 有多少 reads 能對到目標序列？

minimap2 很強，但它本質上是 alignment tool，不是 taxonomy classifier。

Why it matters

在 Nanopore 分析中，minimap2 幾乎是最常見的基礎工具之一，因為很多實務問題最後都要回到比對：

  • 想知道樣本中是否有某個已知病原
  • 想確認 reads 是否主要來自 host
  • 想看特定 reference 的 coverage
  • 想評估 host depletion 是否有效
  • 想檢查某些 reads 的 alignment quality

如果已經有明確目標 reference，minimap2 通常會是很直接、很有力的分析方式。

How to interpret

這一段的重點是：minimap2 的結果要怎麼看，才不會誤解。

In practice

在 ONT workflow 中，minimap2 常見的用途包括：

  • 將 reads 對到 host genome，估計 host background
  • 將 reads 對到 pathogen reference，檢查是否有支持證據
  • 將 reads 對到特定基因或區域，看 coverage 分布
  • 將 assembly 對到 reference，比較整體相似度或結構差異

對 Nanopore long reads 而言，最常見的 preset 是：

  • -x map-ont：給 ONT reads 對 reference genome 時使用
  • -x asm5：常用於兩個相近 assembly 之間比對
  • -x sr：給 short reads 用，不是 ONT long-read 的主力選項

What to compare with

minimap2 的結果不應只看「有沒有對到」，還建議一起搭配以下資訊：

  • mapping rate
  • aligned read count
  • coverage breadth / depth
  • secondary / supplementary alignments
  • alignment quality
  • reference 的完整性與正確性
  • negative control 的表現

一條 read 能 map 到某個 reference，不一定代表就能直接視為最終確認。
尤其在近緣物種、保守區域或 database/reference 不完整時，更需要小心解讀。

Common pitfalls

Warning

minimap2 很容易被誤當成 taxonomy tool。
它很適合做 reference-guided validation，但不適合單獨拿來做廣泛物種分類。

  • 有 map 到，不代表一定能做物種層級確診
  • 沒 map 到，不代表樣本中一定沒有該目標，可能是 reference 不完整或差異太大
  • 只看少量局部 mapping，可能會高估證據強度
  • 若是近緣物種共享保守區域，可能出現看似合理但其實不夠特異的比對結果
  • 若不搭配 control、coverage 與背景資訊，容易過度解讀

Tools / commands

minimap2 通常不會單獨使用，常與 samtools 一起搭配。

Common tools

  • minimap2
  • samtools
  • IGV（可視化時常用）
  • mosdepth / coverage summary tools

Example command

minimap2 -ax map-ont ref.fa reads.fastq > aln.sam
samtools view -bS aln.sam | samtools sort -o aln.sorted.bam
samtools index aln.sorted.bam

Quick takeaway

Tip

minimap2 是 Nanopore workflow 中非常重要的 alignment tool，適合把 reads 對到已知 reference 做驗證、coverage 檢查與 host/pathogen 分離。
但它回答的是「read 最像 reference 的哪裡」，不是「這條 read 屬於哪個物種」；因此在 taxonomy 問題上，最好搭配其他工具與整體證據一起判讀。